نرم افزار -اخبار

<p style="color: #FFFFFF;" align="justify"><strong>مفاهيم-كاربرد- تعريف وتوضيحاتي<span style="color: #000000; background-color: #FFFFFF;"> در مورد پردازش موازي</span></strong></p> <p style="color: #000000; background-color: #FFFFFF;" align="justify"><a class="txt2" id="DataList1_ctl04_HyperLink1" style="font-size: 8pt; font-family: Tahoma;" fixed_bound="true"><font size="2">مقدمه: <br fixed_bound="true">در دنياي كنوني بدليل بوجود آمدن كاربردهايي كه احتياج به سرعت پردازش زياد دارند ، ميل زيادي به سمت سيستمهايي با توازن پردازشي بالا وجود دارند. اگر چه پيشرفت نيمه هادي و فن آوري VLST بهبودهاي قابل توجهي در كارهايي ماشينهاي تك پردازه اي ايجاد كرده است، اما اين سيستمها هنوز قابل استفاده در كاربردهايي مثل تشخيص بلادرنگ الگو، پردازش سيگنالهاي پزشكي ، هواشناسي و … نيستند . همچنين محدوديتهاي فيزيكي مواد ، در اينده نزديك باعث جلوگيري در پيشرفت فن آوري VLSI خواهد شد.بعلاوه، ما در حداكثر سرعتي كه مي توانيم براي پالس ساعت يك پردازنده بوجود آوريم ، محدويت داريم . اين محدوديتها باعث بوجود آمدن و پيشرفت كامپيوترهاي موازي شده است كه مي توانند اطلاعات را با سرعت يك تريليون عمل مميز شناور در ثانيه (Floating point Operation Per Second (FLOPS)) پردازش كنند .<br fixed_bound="true">يك راه براي ساختن چنين سيستمهايي (ابر كامپيوترها ) استفاده از اجزاء خيلي سريع و انجام عمليات بصورت خط لوله ( Pipeline) مي باشد. اين روش در ابر كامپيوتر هاي Cary ، NEC و Fujitsu ديده مي شود . اما در اين روش بدليل داشتن زمان طولاني براي طراحي ، داراي قيمت زيادي است . در مجموع اين نوع ماشينها وابسطه به خط لوله ، واحد هاي عملياتي ، ثباتهاي برداري و حافظه سريع براي بدست آوردن كازايي مي باشد. علاوه بر قيمت زياد اين سيستمها نسبت به سيستمهاي موازي قابليت اطمينان كمتري دارند . همچنين سيستمهاي موازي قابليت موازي آماده بودن (Availability ) بيشتري نسبت به سيستمهاي تك پردازه اي ارائه مي كنند. اين خاصيت به صورت ، احتمال آماده بودن سيستم براي اجراي محاسبات مفيد تعريف مي شود. </font></a></p> <p style="color: #000000; background-color: #FFFFFF;" align="justify"><a class="txt2" id="DataList1_ctl03_HyperLink1" style="font-size: 8pt; font-family: Tahoma;" fixed_bound="true"><font size="2">مشخصات عمومي كه مورد نظر همه سيستمهاي موازي مي شود <br fixed_bound="true">مشخصات عمومي كه مورد نظر همه سيستمهاي موازي مي شود ، بطور خلاصه در زير آمده است : <br fixed_bound="true">1 . كارايي بالا و هزينه كم <br fixed_bound="true">2 . كارايي قابل اطمينان <br fixed_bound="true">3 . طراحي قابل گسترش. <br fixed_bound="true">در راستاي اين اهداف دو روش براي ساختن سيستمهاي موازي بوجود آمد: چند پردازه اي (Multiprocessor )وچند كامپيوتري (Multicomputer ) . در سيستمهاي چند پردازه اي ، پردازه ها از طريق يك حافظه مشترك كه قابل دسترسي توسط همه پردازنده ها ، با هم ارتباط بر قرار مي كنند . در سيستمهاي چند كامپيوتري ، هر پردازنده داراي يك حافظه اصلي است و پردازنده فقط قادر به دسترسي به حافظه خودش است . ارتباط در اين سيستمها ، معمولا بصورت مبادله پيام انجام مي گيرد . تفاوت اين سيستمها در مقياس پذيري آنها مي باشد . در سيستمهاي چند پردازنده اي معمولا براي ماشينهاي با مقياس كوچكتر مناسب هستند. در حالت كلي مي توان گفت كه هر چه تعداد پردازنده ها افزايش يابد ، چند كامپيوتري اقتصادي تر از چند پردازنده اي مي شود . مي توان مشاهده كرد كه با محلي شدن تمام دسترسي ها به حافظه مي توان كارايي را به مقدار زيادي بهبود بخشيد ، همچنين در صورتي كه محاسبات بصورتي تقسيم شوند كه تقريبا همه اعمال بتوانند بصورت محلي كار كنند در اين صورت چند كامپيوتري ، روش مناسبي براي محاسبات خواهد بود .<br fixed_bound="true">در اين مقاله قصد داريم سيستمهاي موازي كه بر اساس چند كامپيوتري ساخته شده اند را بررسي كنيم .ذر بخش دوم مقاله در مورد راههاي ممكن براي پردازش موازي با استفاده از كامپيوترهاي شخصي صحبت خواهيم كرد . همچنين به سيستمهاي ساخته شده با اين روش در داخل و خارج كشور خواهيم پرداخت و نتايج بدست آمده از آنها را بررسي مي كنيم.در بخش سوم ، سيستمي كه توسط مؤلفين در دست ساخت مي باشد و مراحل پاياني را طي مي كند ، معرفي خواهيم كرد و نتايج بدست آمده از آن را ارائه مي كنيم .</font></a></p> <p style="color: #000000; background-color: #FFFFFF;" align="justify"><a class="txt2" id="DataList1_ctl02_HyperLink1" style="font-size: 8pt; font-family: Tahoma;" fixed_bound="true"><font size="2">راههاي ممكن براي پردازش موازي با استفاده از كامپيوتر هاي شخصي <br fixed_bound="true">براي دستيابي به هدف پردازش موازي توسط كامپيوتر هاي شخصي ابتدا لازم است ، محيطي جهت تبادل داده بين آنها فراهم گردد. شبكه هاي كامپيوتري متعارفترين شيوه ارتباط كامپيوترها با يكديگر است ، به همين دليل بسياري از محققين تلاش خود را براي ايجاد يك سيستم پردازش موازي با ا ستفاده از شبكه هاي كامپيوتري متعارف موجود ، معطوف نموده اند . با آماده بودن سيستم سخت افزاري ، تنها يك محيط نرم افزاري مناسب براي پردازش عمليات لازم است . اما از انجا كه اين شبكه ها اصولا براي اينكار طراحي نشده اند ، ذاتا محدوديتهايي را سبب مي شوند . اين محدوديتها موجب گرديد كه برخي به فكر بكارگيري امكانات سخت افزاري موجود، به شكلي نامتعارف باشند و برخي ديگر تلاش كردند تا سخت افزارهاي جديد ، متناسب با نياز سيستمهاي موازي طراحي نمايند. در ادامه چند نمونه از تحقيقاتي كه در اين زمينه انجام شده است را بررسي مي كنيم.</font></a></p> <p style="color: #000000; background-color: #FFFFFF;" align="justify"><a class="txt2" id="DataList1_ctl01_HyperLink1" style="font-size: 8pt; font-family: Tahoma;" fixed_bound="true"><font size="2">استفاده از شبكه هاي كامپيوتري محلي <br fixed_bound="true">در اين روش از كامپيوتر هاي موجود درشبكه به عنوان واحدهاي پردازشگر استفاده مي شود . در اين سيستمها معمولا يكي از كامپيوتر ها نقش Master را ايفا مي كند كه وظيفه توزيع كردن وظايف و كنترل عمل واحد ها را بر عهده دارد . مثالي از اين روش كه با استفاده از شبكه هاي محلي مبتني بر گذرگاه (Bus Based ) بوده ، در اين سيستم ، براي پردازشگرها از روش مبادله پيام و جهت همگام كردن پردازشگرها از روش انتظار گذر گاه (Bus Waiting ) استفاده شده است . نتايج بدست آمده نشان مي دهد كه اين سيستم براي پردازش الگوريتمهاي با دانه بندي (Coarse grain )درشت مناسب مي باشد . همچنين در اثر افزايش تعداد پردازشگر ها ، گذرگاه به يك گلوگاه تبديل مي شود و كارايي را به شدت پايين مي آورد . </font></a></p> <p style="color: #FFFFFF;" align="justify"><a class="txt2" id="DataList1_ctl00_HyperLink1" style="font-size: 8pt; font-family: Tahoma;" fixed_bound="true"><font size="2"><span style="color: #000000; background-color: #FFFFFF;">استفاده از كارتهاي شبكه بصورت نا متعارف </span><br style="color: #000000; background-color: #FFFFFF;" fixed_bound="true"><span style="color: #000000; background-color: #FFFFFF;">روش ديگر استفاده از كارتهاي شبكه براي ارتباط نقطه به نقطه كامپيوتر ها مي باشد . در اين حالت مي توان همبنديهاي مختلف را براي ارتباط ، پياده كرد . دراين نوع سيستم كه Loki نام دارد از شانزده عدد مادربرد پنتيوم پرو200MHZ به عنوان واحدهاي پردازشگر در يك همبندي فوق مكعب (Hyper Cube) استفاده شده است.هر واحد داراي حافظه اصلي برابر 32 MB و ديسك سخت به ظزفيت 3.2 GB مي باشد. همچنين هر واحد داراي يك كارت شبكه با چهار درگاه ،مبتني بر استندارد اترنت سريع و با سرعت 100 Mbps براي ارتباط در آرايش فوق مكعب و يك كارت شبكه با يك درگاه با سرعت 100 Mbps جهت ارتباط با اصلي مي باشند. ارتباط تمامي 16 واحد با اصلي به واسطه يك سوئيچ با 16 درگاه صورت مي گيرد.</span><br style="color: #000000; background-color: #FFFFFF;" fixed_bound="true"><span style="color: #000000; background-color: #FFFFFF;">سيستم عامل بكار گرفته شده در هر واحد Linux مي باشد و از روش مبادله پيام جهت ارسال فرامين استفاده مي گردد. سازندگان Loki نشان دادن كه اولا اين سيستم قادر به پردازش الگوريتم هاي سنگين و پيچيده موازي در زمان معقول مي باشند و ثانيا نسبت قيمت به كارآيي آن با ضريب سه يا بيشتر ، بهتر از ابر كامپيوترهاي موجود مي باشد..مثلا يك برنامه آزمايشي (Benchmark) بر روي ابركامپيوتر SP-2P2SC-120 با 64 پردازنده در زمان 118 ثانيه اجرا مي شود كه 17 بار سريعتر Loki مي باشد ، اما قيمت آن 60</span> برابر بيشتر است و همچنين اين برنامه در ابر كامپيوتر SGI در 471 ثانيه اجرا مي شود كه 2/4 بار سريعتر از Loki است ، اما قيمت آن 16 برابر بيشتر مي باشد. </font></a></p>